CHƯƠNG PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU PHẲNG Ph©n tÝch lực cấu phẳng 4.1 Mục đích phân tích lực cấu Để xác định kích thớc thiết diện chịu lực khâu kích thớc khớp động Để lựa chọn động dẫn động máy công tác Để tính toán đảm bảo điều kiện bôi trơn thoát nhiệt cho cấu Để tính toán thiết kế bệ máy hặc giá đỡ Phân tích lực cấu phẳng 4.1 Mục đích phân tích lực cấu Để xác định kích thớc thiết diện chịu lực khâu kích thớc khớp động Để lựa chọn động dẫn động máy công tác Để tính toán đảm bảo điều kiện bôi trơn thoát nhiệt cho cấu Để tính toán thiết kế bệ máy hặc giá đỡ Chơng 4: Phân tích lực cấu phẳng 4.2 Các nhóm lực tác dụng cấu Có nhóm: Lực phát động Lùc c¶n cã Ých, hay lùc c¶n kü thuËt Lực cản có hại Trọng lợng khâu Các lực đàn hồi áp lực pháp tuyến khớp động Chơng 4: Phân tích lực cấu phẳng Lực phát động: Định nghĩa: Lực phát động lực chất sinh công hay mômen động dẫn động tác dụng lên (một số) khâu xác định cấu, máy Thiếu lực phát động cấu/máy hoạt động lâu dài đợc Thí dụ: - áp lực hỗn hợp khí cháy tác dụng đỉnh piston động đốt - áp suất dầu xy-lanh thuỷ lực - Mômen động điện tác dụng lên trục máy cắt gọt kim loại Chơng 4: Phân tích lực cấu phẳng Lực cản kỹ thuật: Định nghĩa: Lực cản kỹ thuật lực từ đối tợng công nghệ tác dụng trực tiếp lên phận công tác cấu, máy Lực cản kỹ thuật loại lực cản đà đợc dự kiến trớc Khắc phục chúng mục đích SX đợc hoàn thành Thí dụ: - Lực cản từ phôi tác dụng lên dụng cụ cắt máy cắt gọt kim loại - Lực cản nớc tác dụng lên piston bơm nớc kiểu piston hay cánh quạt bơm nớc ly tâm - Lực cản không khí tác dụng lên cánh quạt quạt gió - Lực cản đất tác dụng lên lỡi cày Chơng 4: Phân tích lực cấu phẳng Lực cản có hại: Là lực cản từ môi trờng tác dụng lên phận chuyển động máy, lực ma sát khớp động Lực đàn hồi: Phát sinh bởi: - Các phận máy làm việc theo nguyên lý ®µn håi, - VËt liƯu cã tÝnh ®µn håi bị biến áp lực pháp tuyến khớp dạng động: - Phản ánh tác dụng tơng hỗ khâu động - Là phản lực liên kết khâu trờng hợp không kể đến ma sát - Nằm phơng pháp tuyến chung Chơng 4: Phân tích lực cấu phẳng 4.3 Lực quán tính khâu Trờng hợp tổng quát, lực quán tính cđa mét kh©u sau thu gän vỊ khèi t©m bao gồm hai thành phần, vectơ Fqt m«men m aS chÝnh: M qt J S đó: m - khối lợng khâu, JS - mômen quán tính khối lợng khâu trục vuông góc với mặt phẳng chuyển động khâu qua khối tâm S Các trờng hợpnó đặc biệt: - Khâu nối giá khớp tịnh tiến, - Khâu quay quanh trục qua khối tâm Chơng 4: Phân tích lực cấu phẳng Nguyên lý Đalămbe "Nếu thêm vào cấu thành phần lực quán tính khâu chúng với hệ ngoại lực có thực tác dụng cấu tạo thành hệ lực cân bằng" Phơng pháp động - tĩnh học Thực chất áp dụng nguyên lý Đalămbe vào việc phân tích lục cấu (chuyển động) Chơng 4: Phân tích lực cấu phẳng 4.4 Tính gần B.toán phân tích lực Dữ liệu cho trớc lực không đầy đủ Quy luật thay đổi giá trị lực trình làm việc máy/cơ cấu không kiểm soát đợc Xác định lực ma sát, lực đàn hồi vấn đề phức tạp, phải sử dụng nhiều giả thiết để đơn giản hóa Các thành phần lực quán tính khâu xác định đợc gần quy luật ch.động cấu/máy quy luật danh nghĩa Việc giải toán phân tích lực với Chơng 4: Phân tích lực cấu phẳng 4.5 Các giả thiết phân tích lực lcấu Khối ợng phân bố khối lợng khâu đà biết biết mk, JSk, Gk BiÕt quy lt chun ®éng cđa cấu biết thành phần lực quán tính khâu Biết lực cản kỹ thuật lực phát động Lực lại xác định theo điều kiện cân chung cấu nên gọi lực cân bằng/mômen cân Các khâu đợc coi cứng tuyệt đối bỏ qua lực đàn hồi, kể đến t cách ngoại lực Bỏ qua ma sát khớp động, tính gần theo bớc Chơng 4: Phân tích lực cấu phẳng 4.6 ẩn số lực khớp quay (2 ẩn) Chơng 4: Phân tích lực cấu phẳng ẩn số lực khớp tịnh tiến (2 ẩn) Chơng 4: Phân tích lực cấu phẳng 4.7 Ng.tắc phân tích lực cấu Nguyên tắc: Phải xét cân nhóm Axua Giải thích: - Khi phân tích lực hệ nói chung, phải tách thành phận nhỏ xét cân chúng - Với cấu phẳng, giả sử tách xét cân nhóm gồm n khâu động p5 khớp loại số PT thiết lập đ ợc 3n; số ẩn số lực phải tìm 2p5 - Cơ cấu hệ tĩnh định số PT = số ẩn số Chơng 4: Phân tích lực cấu phẳng 4.8 Trình tự phân tích lực cấu Bớc 1: Phân tích động học cấu để tìm gia tốc khối tâm gia tốc góc khâu (nếu kể đến lực quán tính) Bớc 2: Đặt hệ ngoại lực có thật tác dụng cấu hệ lực quán tính khâu Bớc 3: Lần lợt tách xét cân nhóm Axua, nhóm nằm xa khâu dẫn trớc, tiếp đến nhóm gần khâu dẫn Bớc 4: Xét cân khâu dẫn Chơng 4: Phân tích lực cấu phẳng Những thao tác cần lu ý vận dụng: Sau tách nhóm Axua, cần đặt áp lực khớp lực đàn hồi t cách phản lực liên kết Phân tích áp lực khớp quay thành hai thành phần vuông góc nằm hai phơng thích hợp Viết phơng trình cân mômen hệ lực tác dụng khâu nhóm khâu điểm thích hợp khử bớt ẩn số Lập luận để suy phơng, chiều, độ lớn vị trí đờng tác dụng số lực lời giải đơn giản Chơng 4: Phân tích lực cấu phẳng Trình tự giải toán phân tích lực sử dụng phơng trình cân công suất Cho khâu dẫn chuyển động với vận tốc tùy ý giải toán vận tốc để tìm vectơ vận tốc điểm đặt lực vectơ vận tốc góc khâu đặt mômen Thiết lập phơng trình cân công suất hệ lực tác dụng khâu cấu Tính tích vô hớng liên quan đến công suất tất lực mômen Xác định lực/mômen cân khâu dẫn (Pcb, Mcb) Xét cân nhóm Axua chứa khâu Chơng 4: Phân tích lực cấu phẳng Phng trỡnh cõn bng cụng sut: Tổng công suất tức thời ngoại lực, mơmen ngoại lực thành phần lực qn tính tác dụng lên cấu 0: s r n N ( P ) N (M ) N ( P i i 1 j j 1 qtk k 1 ) N ( M qtk ) Chơng 4: Phân tích lực cấu phẳng Thí dụ giải toán phân tích lực sử dụng phơng trình cân công suất Chơng 4: Phân tích lực cấu phẳng Thí dụ phân tích lực cấu Chơng 4: Phân tích lực cấu phẳng Thí dụ giải toán phân tích lực sử dụng phơng trình cân công suất ... dụ giải toán phân tích lực sử dụng phơng trình cân công suất Chơng 4: Phân tích lực cấu phẳng Thí dụ phân tích lực cấu Chơng 4: Phân tích lực cấu phẳng Thí dụ giải toán phân tích lực sử dụng phơng... lập đ ợc 3n; số ẩn số lực phải tìm 2p5 - Cơ cấu hệ tĩnh định sè PT = sè Èn sè Ch¬ng 4: Phân tích lực cấu phẳng 4.8 Trình tự phân tích lực cấu Bớc 1: Phân tích động học cấu để tìm gia tốc khối... ngoại lực Bỏ qua ma sát khớp động, tính gần theo bớc Chơng 4: Phân tích lực cấu phẳng 4.6 ẩn số lực khớp quay (2 ẩn) Chơng 4: Phân tích lực cấu phẳng ẩn số lực khớp tịnh tiến (2 ẩn) Chơng 4: Phân